專利名稱：最短線二十面體的高爾夫球表面凹坑圖案的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高爾夫球表面凹坑圖案，更確切地說涉及在以最短線展開的二十面體上構(gòu)成的高爾夫球表面凹坑圖案。
為了使高爾夫球具有均稱的、可重復(fù)的飛行特性，利用多面體例如八面體、十二面體、二十面體等的球面設(shè)計(jì)開發(fā)了表面凹坑圖案。將表面凹坑設(shè)置成使每個(gè)多面體中的凹坑圖案相同或基本相同。多面體上的面或邊的數(shù)量越多表示重復(fù)性水平越高。二十面體，即具有20個(gè)三角形表面的多面體是最常用的多面體而且該多面體為高爾夫球而布置了表面凹坑圖案，其包含由20個(gè)球面三角形構(gòu)成的重復(fù)部件。
美國專利No.4,560,168中描述了一種二十面體的表面凹坑圖案。將表面凹坑設(shè)置在球面二十面體的三角形中，使表面凹坑不與穿過三角形各邊中點(diǎn)的六個(gè)大圓相交。模型分割線可對(duì)準(zhǔn)一個(gè)大圓，而其它的大圓則提供能增加圖案對(duì)稱性的虛分割線。
美國專利No.4,142,227中描述了一種十二面體的表面凹坑圖案，其包含10個(gè)不與表面凹坑相交的大圓。然而，球的表面上帶有12-30個(gè)矩形光禿貼片或無凹坑區(qū)。
美國高爾夫球協(xié)會(huì)(USGA)依據(jù)USGA對(duì)稱性實(shí)驗(yàn)來測(cè)試高爾夫球。使用一個(gè)自動(dòng)擺動(dòng)器擊打高爾夫球使之繞一個(gè)軸旋轉(zhuǎn)，然后再對(duì)其擊打使其繞與第一軸相垂直的軸旋轉(zhuǎn)。如果球是對(duì)稱的則兩次擊打之間的差值不能超出某一距離。如果能夠增加精確重復(fù)部件的數(shù)量，就能夠建立表面凹坑圖案來改善對(duì)稱性和飛行特性的重復(fù)性。
英國專利No.377,354描述了一種二十面體表面凹坑圖案。在圖5中將每個(gè)二十面體球面三角形分成六個(gè)直角球面三角形。圖5沒有針對(duì)分割線采取任何措施，而且在分割線處圖案是不對(duì)稱的。
美國專利No,4,915,389還描述了一種二十面體表面凹坑圖案，其中將每個(gè)二十面體的三角形分成六個(gè)直角三角形。該圖案不帶有任何分割線，并且將凹坑設(shè)置在所有大圓上。用無心磨床形成球面，并將凹坑加工到該表面上。
美國專利No.5,192,078還描述了一種二十面體表面凹坑圖案，其中將每個(gè)二十面體三角形分成六個(gè)直角三角形。將與模型分割線相交的凹坑除去而用不與分割線相交的半圓或其它在空氣動(dòng)力學(xué)上等效的凹坑來代之。這種圖案可以獲得空氣動(dòng)力學(xué)上的對(duì)稱性，但不能得到幾何學(xué)上的對(duì)稱性。
美國專利No.5,249,804描述了另一種二十面體表面凹坑圖案，其中將二十面體的三角形分成六個(gè)直角三角形。其分割線一般為鋸齒形并且來回穿過球上平分球體的圓。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過利用以最短線展開的二十面體來構(gòu)成形成球面二十面體的重復(fù)部件能夠達(dá)到較高的重復(fù)性水平。通過形成被和高爾夫球具有相同直徑的球體相外接的正二十面體可以使二十面體以最短線展開。球體與二十面體的每個(gè)頂點(diǎn)相交。將由三角形每個(gè)邊上的平分線交叉而在二十面體每個(gè)三角面上形成的點(diǎn)投影到球面上獲得最短線匯聚點(diǎn)。利用該最短線匯聚點(diǎn)，通過匯聚點(diǎn)和三角面上每個(gè)頂點(diǎn)之間的連接線段可以在每個(gè)三角面上構(gòu)成一個(gè)直角正四面體。每個(gè)正四面體的基面是由二十面體的三角面構(gòu)成的，而四面體的其它三個(gè)面在匯聚點(diǎn)處相匯合。20個(gè)四面體的三個(gè)表面提供了60個(gè)重復(fù)的球面三角形，其比標(biāo)準(zhǔn)二十面體圖案的可重復(fù)性高出三倍。將表面凹坑設(shè)計(jì)成使60個(gè)三角形中的每一個(gè)上都具有相同的或基本相同的凹坑圖案。
下面將結(jié)合附圖中所示的說明性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行解釋，其中

圖1是二十面體中一個(gè)三角面的頂視平面圖；圖2是二十面體的表面?zhèn)纫晥D，其帶有用虛線表示的外接球面；圖3是二十面體中一個(gè)三角面的頂視平面圖，其表示各邊平分線相交的情況；圖4是與圖2相似的側(cè)視圖，其表示平分線的交點(diǎn)投影到球面上所確定的最短線匯聚點(diǎn)；圖5是在二十面體的三角面頂部構(gòu)成的正四面體的頂視平面圖；圖6是圖5所示四面體的側(cè)視圖；圖7是二十面體的透視圖；圖8是以最短線展開的二十面體的透視圖；圖9是以最短線展開的二十面體中一個(gè)四面體的頂視圖，其適用于具有392個(gè)表面凹坑的表面凹坑圖案；圖10是以最短線展開的二十面體中一個(gè)四面體的頂視圖，其適用于具有452個(gè)表面凹坑的表面凹坑圖案；圖11是以最短線展開的二十面體中一個(gè)四面體的頂視圖，其適用于具有492個(gè)表面凹坑的表面凹坑圖案；圖12是以最短線展開的二十面體中一個(gè)四面體的頂視圖，其適用于具有500個(gè)表面凹坑的表面凹坑圖案；圖13是以最短線展開的二十面體中一個(gè)四面體的頂視圖，其適用于具有512個(gè)表面凹坑的表面凹坑圖案；圖14是高爾夫球的極線圖，其包含具有320個(gè)表面凹坑的以最短線展開的二十面體表面凹坑圖案；圖15表示圖14的高爾夫球，其中該高爾夫球上的一個(gè)大圓呈豎向延伸狀態(tài)；圖16是圖14的高爾夫球視圖，其中該高爾夫球上的一個(gè)大圓是橫向延伸的；圖17表示圖16的高爾夫球，但兩者的位置略有不同；圖18是高爾夫球的極線圖，其包含具有432個(gè)表面凹坑的最短線二十面體表面凹坑圖案；圖19表示圖18的高爾夫球，其中該高爾夫球上的一個(gè)大圓呈豎向延伸狀態(tài)；圖20是圖18中的高爾夫球視圖，其中該高爾夫球上的一個(gè)大圓是橫向延伸的；圖21表示圖20中的高爾夫球，但兩者的位置略有不同；圖22是高爾夫球的極線圖，其包含具有500個(gè)表面凹坑的最短線二十面體表面凹坑圖案；圖23表示圖22中的高爾夫球，其中該高爾夫球上的一個(gè)大圓是豎向延伸的；
圖24是圖22的高爾夫球視圖，其中該高爾夫球上的一個(gè)大圓是橫向延伸的；和圖25表示圖24中的高爾夫球，但兩者位置略有不同。
圖1和圖2說明已有技術(shù)中將正二十面體的一個(gè)三角面投影到球面上以形成球面二十面體三角形的方法。圖1是一個(gè)平面二十面體三角形30的頂視平面圖，該三角形30帶有三條邊31和三個(gè)頂點(diǎn)32。圖2是平面二十面體三角形的側(cè)面正視圖。與二十面體外接的球面33和三個(gè)頂點(diǎn)32相交。平面三角形30在球面上的投影構(gòu)成球面三角形。
圖3和圖4說明形成最短線二十面體的方法。平面二十面體的三角形35具有三條邊36和三個(gè)頂點(diǎn)37。將每條邊用垂直于該邊的線38進(jìn)行平分。平分線在點(diǎn)39處相交。圖4表示點(diǎn)39投影到與二十面體外接的球面40上以確定最短線匯聚點(diǎn)41。
圖5和圖6說明通過利用最短線匯聚點(diǎn)41來建立直角正四面體。三條線段42將最短線匯聚點(diǎn)41與每個(gè)頂點(diǎn)37相連形成三個(gè)三角面43，這些三角面在最短線匯聚點(diǎn)41處相匯合。四面體的基面是二十面體三角形35的表面。
圖7表示帶有20個(gè)平面三角面46的正二十面體45。圖8表示一種最短線二十面體47，其在每個(gè)二十面體三角形46的頂部設(shè)有三個(gè)三角面48。每個(gè)三角面48都是一個(gè)精確的重復(fù)部件，而且在最短線二十面體上有60個(gè)這樣的重復(fù)部件。
圖9說明如何能用最短線二十面體來布置具有392個(gè)表面凹坑的對(duì)稱表面凹坑圖案。最短線二十面體的每一個(gè)四面體都包含三個(gè)三角形面50。每個(gè)三角形包括一條基線51和一對(duì)在最短線匯聚點(diǎn)處相交的邊線52。實(shí)心凹坑53與邊52相交，而基線51則穿過空白凹坑54。帶陰影線的凹坑55與基線或邊線均不相交。每個(gè)三角形50包含三個(gè)完整的凹坑，六個(gè)1/2凹坑、一個(gè)在最短線匯聚點(diǎn)處的1/3凹坑、和兩個(gè)在基線與各邊相交處的1/10凹坑。60個(gè)三角形的凹坑總數(shù)是392。將三角面50上的凹坑投影到與最短線二十面體外接的球面上以確定凹坑在球面上的位置。
如果需要的話，可以按照美國專利No.4,560,168來設(shè)置凹坑以便形成六個(gè)不與凹坑相交的大圓?？梢杂闷渲械囊粋€(gè)大圓作為模型分割線。三條基線51構(gòu)成一個(gè)二十面體的三角形，而連接二十面體三角形各邊中點(diǎn)的線段56在其投影到球面上時(shí)構(gòu)成大圓的線段。在球體上總共有六個(gè)這樣的大圓?？梢詫伎釉O(shè)計(jì)成使之不與大圓線段相交。如果需要的話，可以允許與不構(gòu)成模型分割線的大圓上有一些輕微的相交。
圖10表示具有452個(gè)凹坑的凹坑圖案。每個(gè)三角形50包含三個(gè)完整的凹坑，八個(gè)1/2凹坑，一個(gè)1/3坑，和兩個(gè)1/10凹坑。
圖11表示具有492個(gè)凹坑的凹坑圖案。每個(gè)三角形50包含三個(gè)完整的凹坑，十個(gè)1/2坑，和兩個(gè)1/10凹坑。
圖12表示具有500個(gè)凹坑的凹坑圖案。每個(gè)三角形50包含三個(gè)完整的凹坑，十個(gè)1/2凹坑，和一個(gè)1/3凹坑。
圖13表示具有512個(gè)凹坑的凹坑圖案。每個(gè)三角形50包含三個(gè)完整的凹坑，十個(gè)1/2坑，一個(gè)1/3凹坑，和兩個(gè)1/10凹坑。
圖14是帶有320個(gè)凹坑的高爾夫球58的球形圖。實(shí)線代表穿過球面二十面體三角形各邊中點(diǎn)的六個(gè)大圓。大圓構(gòu)成了十二個(gè)五邊形59和二十個(gè)小三角形60，有時(shí)也稱之為二十-十二面體。每個(gè)五邊形的中心是五個(gè)二十面體三角形相遇的極點(diǎn)或頂點(diǎn)。虛線61是一個(gè)四面體的基線，而虛線62構(gòu)成四面體上三個(gè)三角面的邊。每個(gè)三角形包含一個(gè)完整的凹坑，八個(gè)1/2凹坑，和一個(gè)1/3凹坑。
圖14是高爾夫球58的極線圖。圖15是將球轉(zhuǎn)動(dòng)使一個(gè)大圓豎向延伸的輔助視圖。
圖16和17是高爾球58的變換圖，其中一個(gè)大圓構(gòu)成平分該球體的圖。
圖18表示具有432個(gè)凹坑的高爾夫球64。每個(gè)由虛線61和62構(gòu)成的三角形包含三個(gè)完整的凹坑，八個(gè)1/2凹坑，和兩個(gè)1/10凹坑。
圖19-21是高爾夫球64的變換圖。
圖22表示具有500個(gè)凹坑的高爾夫球65。其凹坑圖案與圖12中所示的圖案相同。
圖23-25是高爾夫球65的變換圖。
可以設(shè)計(jì)帶有更多或更少凹坑的其它凹坑圖案。通常，使凹坑覆蓋大約65-85％的球表面，而且凹坑的間隔應(yīng)基本均勻且無重疊。可以使用不同尺寸的凹坑來獲取最佳的飛行特性，而且凹坑截面的幾何形狀可以是球形、截錐形、六角形、或其它形狀，或是它們的任意結(jié)合。凹坑的弦或直徑通常在約0.075-0.200英寸的范圍。
盡管在以上說明書中，為了說明的目的而對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但是很明顯，對(duì)熟悉本領(lǐng)域的人員來說，可以在不脫離本發(fā)明構(gòu)思和范圍的情況下對(duì)本文給出的很多細(xì)節(jié)作出很大的改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種在高爾夫球上布置表面凹坑圖案的方法，包括以下步驟a)建立一個(gè)帶有二十個(gè)二十面體三角形的二十面體，這些二十面體三角形被一個(gè)和高爾夫球具有相同直徑的球面相外接，從而使二十面體的每個(gè)頂點(diǎn)與球面相交，b)確定二十面體三角形上由平分二十面體三角形各邊的線相交而形成的點(diǎn)，c)將所說的點(diǎn)投影到球面上以確定二十面體三角形的最短線匯聚點(diǎn)，d)用線段將最短線匯聚點(diǎn)與二十面體三角形的每個(gè)頂點(diǎn)相連使該線段和二十面體三角形的各邊構(gòu)成一個(gè)直角正四面體，該四面體的基面由二十面體三角形構(gòu)成，而三個(gè)三角面在最短線匯聚點(diǎn)處匯合，e)對(duì)每個(gè)二十面體三角形重復(fù)步驟b-d以形成具有60個(gè)所說三角面的以最短線展開的二十面體，f)在所說60個(gè)三角面的每一個(gè)上布置基本上相同的表面凹坑圖案，和g)將所說60個(gè)三角面上的凹坑圖案投影到球面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法還包括以下步驟用連接線將每個(gè)二十面體三角形各邊的中點(diǎn)相連，將連接線投影到球面上從而使每條連接線構(gòu)成球面大圓上的一條線段，并布置表面凹坑使之均基本上不與大圓的線段相交。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中60個(gè)三角面中的每一個(gè)都包含一個(gè)完整的凹坑，八個(gè)1/2坑，和一個(gè)1/3凹坑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中60個(gè)三角面中的每一個(gè)都包含有三個(gè)完整的凹坑，六個(gè)1/2坑，一個(gè)1/3凹坑，和兩個(gè)1/10凹坑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中60個(gè)三角面中的每一個(gè)都包含有三個(gè)完整的凹坑，八個(gè)1/2凹坑，和兩個(gè)1/10凹坑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中60個(gè)三角面中的每一個(gè)都包含有三個(gè)完整的凹坑，八個(gè)1/2坑，一個(gè)1/3凹坑，和兩個(gè)1/10凹坑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中60個(gè)三角面中的每一個(gè)都包含有三個(gè)完整的凹坑，十個(gè)1/2坑，和一個(gè)1/3凹坑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中60個(gè)三角面中的每一個(gè)都包含有三個(gè)完整的凹坑，十個(gè)1/2坑，一個(gè)1/3坑，和兩個(gè)1/10凹坑。
全文摘要
一種在高爾夫球上布置表面凹坑圖案的方法，包括建立帶有60個(gè)相同三角面的以最短線展開的二十面體。最短線二十面體是通過建立一個(gè)與球面內(nèi)接的二十面體而形成的。在二十面體上的每一個(gè)三角形中，通過平分二十面體三角形的三個(gè)邊可以確定一個(gè)點(diǎn)，將所說的點(diǎn)投影到球體表面上就可以確定最短線匯聚點(diǎn)，將每個(gè)最短線匯聚點(diǎn)與每個(gè)二十面體三角形的頂點(diǎn)相連就可以使每個(gè)最短線匯聚點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)直角正四面體。
文檔編號(hào)A63B37/00GK1118704SQ95102258
公開日1996年3月20日 申請(qǐng)日期1995年2月28日 優(yōu)先權(quán)日1994年9月6日
發(fā)明者羅伯特·T·瑟曼 申請(qǐng)人:威爾遜體育用品公司